纳米导弹 必杀肿瘤
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本文修改整理后发表于《百科知识》
本关的boss是肿瘤细胞，就是图中那个圆球，而我们的必杀技则是纳米导弹，什么？看不清？纳米嘛，当然看不清，就是图中那些绿色的荧光点，仔细看，威力还是相当惊人的，2小时的时候，就已经紧紧围绕在boss周围，形成合攻之势；4小时的时候，已经突破了外围防线，顺利进入boss内部，好了，开始倒计时，3、2、1，Game over!
对于癌症病人，化疗是除手术、放疗外，治疗癌症的主要手段之一。但大多数的化疗都会对患者造成极大的痛苦，患者在一到两个疗程后头发就掉得差不多了，每次化疗时吃什么吐什么，强烈的化疗反应让人感觉”生不如死”。原因就在于，化疗说白了其实就是用一些毒性极强的”毒药”毒死癌细胞。我们知道，是药三分毒，药物进入体内，总会不可避免的产生一些毒副作用，特别是对癌症患者，化疗在杀死癌细胞的同时，其副作用也是相当明显，即对人体正常细胞组织带来严重的损伤，比如胃肠道，肝脏、肾脏、心脏等重要脏器基本都会遭殃。这种敌我不分的行为使人们对于化疗总是谈之色变。有没有一种方法可以使用最小剂量的药物产生最好的治疗效果，能不能指按人们期望的指哪打哪呢？于是，在众多患者的急切期盼，在全世界科学家的不懈努力下，像制导导弹一样的靶向给药系统就应运而生。靶向给药的概念最早是在1906年首次提出，就是想办法将药物按我们希望地选择性地分布于病变部位以降低其对正常组织的毒副作用，相对的，也就使病变组织的药物浓度增大，从而提高药物利用率。实现这一目标的关键在于有合适的载体系统，就如同神舟七号需要有合适的火箭运载装置将其送到预计的轨道和位置。基于这一理念，在过去一个世纪，具有靶向功能的载体材料一直吸引了医药工作者的兴趣。其中纳米材料以其特有的优点逐渐脱颖而出。特别是近几十年，纳米技术如同一场新的产业革命般席卷全球，在这股热潮的带领下，纳米级别的药物运载材料更是成为近年来国内外一个极为重要的研究热点。
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“纳米”是英文nano的译名，是一种长度单位，原称毫微米，就是10亿分之一米。这是个什么概念呢，假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。将一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。在我们本文讨论的在药物传输系统领域，一般将纳米粒的大小界定在l-l000nm。
制备纳米药物载体系统的材料基本都是高分子化合物，大体可分为两大类：一是人工合成的可生物降解的材料，就是人们采用理化的方式合成一些具有特定作用的聚合物体系，如聚氰基丙烯酸烷基酯、聚乳酸聚乙醇酸共聚物等；二是天然的大分子体系，这是来源于自然界的纯天然的材料，如天然的蛋白、明胶、多糖等，像近些年非常热的壳聚糖，广泛存在于许多海洋生物的甲壳中，以及昆虫和菌类的细胞壁中，是地球上储存量仅次于纤维素的最丰富的天然资源之一，而且本身也具有无毒、很好的生物相容性和可降解性等许多的优点。对于不同材料的选择主要依据治疗用途，所运载药物的外形和生物相容性等因素。无论是人工材料还是天然材料，进入我们身体后，材料本身都不会对身体产生伤害，可以与机体内的组织细胞和平共处相安无事，而且随着时间的流逝，材料会慢慢被身体内的酶所逐步降解或者吸收，最后无影无踪。
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纳米药物载体系统究竟有什么样的优点呢，引得无数英雄竞折腰？纳米载体最显著的特点也就是其最大的优点，当属超微小体积，使其可以穿过严密的组织间隙，自由来往于人体最小的毛细血管，通过最难以逾越的血脑屏障–这是脑部毛细血管阻止某些物质(多半是有害的)进入脑循环血的结构，以前认为是牢不可破。纳米载体甚至可以被细胞吸收，深入到细胞内部，对核酸、蛋白质等生命物质进行分子水平的治疗。当纳米载体进入体内后，可以被某些组织专一的吸收，实现本文开头所介绍的靶向性，减轻药物活性成分对其他器官的毒副作用，用于治疗这一组织系统的疾病。纳米粒的性质(如聚合物的类型、疏水性、生物降解性)及其所携带药物的性质(如分子量、电荷、与纳米粒结合的部位)都可影响药物的分布。这种靶向还仅仅是属于一种被动的靶向，依赖于组织和器官对纳米材料的吸收。但人们远不满足于此，希望能够更好的控制纳米粒，按我们设计的路径和目的地来治疗疾病，于是人们对纳米粒进行了一些有益的改造，真正实现指哪打哪的战略方针。比如近年来的研究热点，磁性纳米粒子。其基本原理是将药物和铁磁性物质(像四氧化三铁，三氧化二铁等)共包于或共分散于纳米载体中，静脉注射到体内后，在体外加一个外加磁场。可以想象，如同我们儿时玩的游戏，将铁钉放在纸上，在纸下面用一块磁铁来回移动，让铁钉”跳舞”。在外加磁场下，通过纳米粒子的磁性导航，使药物定向移动到病变部位，达到治疗的目的。纳米粒第二个大优点就是对药物的缓释。我们经常在广告中听到某某缓释胶囊，让药效持续多少小时。缓释就是让药物在体内缓慢的释放。纳米粒不但可以在体内保持长时间的循环，从而延长药物作用时间，而且当其进入靶向组织后，药物才开始缓慢的从纳米粒内部释放出来。缓释的原因一方面是药物从内部渗透扩散到外部需要跨越纳米材料的阻碍，另一方面，机体对纳米材料的降解也是一个逐渐的过程。如果我们服用一般的药物，会在服药后的较短时间内形成体内较高的药物浓度，而过一段时间，药效则会显著下降，然而，采用纳米粒来运载输送药物，可在保证药物作用的前提下，大大减少服药次数，减少给药剂量，从而减轻或避免毒副反应，延长药物活性。总结以上两个优点，纳米粒的显著作用就是将更少的药物更精准的运到更需要的部位实现更长时间的更有效治疗。
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纳米药物载体系统最有前途的应用之一是作为抗恶性肿瘤药物的输送系统。在化疗中如何尽可能的降低患者的痛苦，而不影响治疗效果，一直是困扰科学家的一个难题。我们常用的抗肿瘤药物，如紫杉醇、阿霉素等，都具有强烈的毒副作用，进入体内几乎是通杀，纳米药物载体系统的闪亮登场则使人们看到了解决问题的曙光。可以将抗肿瘤药物与纳米粒结合来进行治疗，二者的结合就像是做元宵，外面是皮里面是馅，将药物包裹在纳米粒的内部，当然，为了带上更多的馅，也有很多是粘附于表皮的外面，于是，既有包裹又有吸附的一个超级纳米元宵就这样拖家带口般地携带足够的药物杀向了肿瘤细胞。因为肿瘤组织血管的通透性也较大，当以静脉给药的方式注射入纳米粒子后，纳米粒子能从肿瘤的有隙漏的内皮组织血管中溢出而滞留在肿瘤内从而延长药物在肿瘤中的存留时间，减少给药量和毒副反应。但这只是纳米药物载体系统对肿瘤单挑的一个开始。通过对纳米粒的修饰改造，可以增强其对肿瘤组织的靶向特异性。比如用叶酸修饰纳米粒。因为肿瘤细胞表面有大量的叶酸受体–就是专一吸引并接受叶酸的一种物质，其数量远高于正常细胞，利用这一特点，纳米粒便可以携带药物主动靶向肿瘤细胞。由于肿瘤组织的细胞活性加强，有较强的吞噬能力，于是，纳米粒在肿瘤细胞内部开始了积极的工作。
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无毒、靶向、缓释、持久，纳米粒的优点都是其他输送体系所无法比拟的。纳米药物载体系统在医学领域，特别是在肿瘤的治疗方面得到了越来越广泛的研究，具有广阔的应用前景。但目前，我们对纳米技术的研究还刚刚起步。而对抗肿瘤药物纳米载体系统，也正在加强其实用性及商品化的研究，现在的大多数研究还仅处于体外和动物体内实验阶段，要想用于临床，还需要大量的研究和人体实验。令人欣喜的是，我们国家在纳米研究和开发上与发达国家基本上处在同一起跑线上。我国卫生部纳米生物技术重点实验室研发的抗肿瘤药物纳米载体系统治疗恶性肿瘤技术已取得显著成果，并开始逐步从动物实验阶段转入临床实验阶段。专家认为，在不远的未来，这种治疗恶性肿瘤的新疗法将会在医学临床广泛应用并有望征服一部分恶性肿瘤。可以预见，随着合成方法、分析设备的进一步改进、分析手段的加强及理论实践工作的进一步加强，纳米药物载体系统必将得到广泛的开发应用。
感谢《百科知识》柠檬的指教修改，感谢桔子和猛犸的编辑修改, 百拇医药(小龙)